摘 要：搞好煤炭利用前的洗選是使煤排放的污染物總量得到有效控制的最經(jīng)濟、最有效的途徑，本文總結浮選技術的發(fā)展現(xiàn)狀，評述成熟的浮選設備、新興的高新柱分選設備，并對今后浮選技術的發(fā)展方向進行展望。

關鍵詞：浮選機,浮選柱,現(xiàn)狀

1、引言

如今社會發(fā)展對礦產(chǎn)需求量日益增大,與礦物分選難度日益加大之間的矛盾成為選礦業(yè)面臨的最大難題。礦物分選技術的發(fā)展直接影響著選礦這一行業(yè)的發(fā)展前景。我國礦產(chǎn)資源的特點日益向著“貧、細、雜、難的方向發(fā)展，針對我國礦產(chǎn)資源的特點來評估浮選技術的發(fā)展方向，找出逐步完善礦業(yè)發(fā)展的先進技術，以滿足產(chǎn)品質(zhì)量、生態(tài)環(huán)保、能耗標準等要求，適應市場條件和外部制約因素，促進礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，意義重大。本文僅就浮選技術的發(fā)展現(xiàn)狀等方面進行討論，主要論述一些成熟的浮選設備和高新柱分選設備等幾個方面的內(nèi)容，并對今后浮選技術的發(fā)展方向進行展望。

2、浮選技術與設備

目前，國內(nèi)選煤廠廣泛采用的浮選設備主要有XJX型和XJM型浮選機，隨著選煤技術的發(fā)展，這兩種機型已不能完全滿足大型化選煤廠的要求， 因此借鑒選礦行業(yè)的先進技術，對實現(xiàn)煤用浮選設備的大型化、高效化大有裨益。選礦用浮選機較有代表性的機型主要有XCFII／KYFII外充氣機械攪拌式浮選機、BF型浮選機、JJFII浮選機、CLF粗顆粒浮選機等。這些浮選機結構獨特，均可在煤泥浮選上有所作為。目前，XCFII／KYFII型浮選機單槽最大容積達160m3 ，可以滿足大型或特大型選煤廠對浮選機大型化的要求,CLF粗顆粒浮選機可為解決選煤廠粗煤泥回收提供新的思路,JJFII型浮選機在處理細粒煤泥上相比其他浮選設備有更好的分選效果，該機型最大單槽容積也已做到130 m3。

2.1XJX及XJX-T型浮選機

該型浮選機由槽體、刮泡機構、攪拌機構和液面自動控制系統(tǒng)等組成。攪拌機構由空心軸、套筒、倒錐循環(huán)筒、葉輪、定子和調(diào)節(jié)片構成。該型浮選機采用雙偏擺葉輪， 上、下兩層分布， 由一個與水平呈7o角的斜圓盤隔開，上、下兩層各有6個高度不同呈輻射狀對稱排列的直葉片，葉輪的底部有水平圓板，根據(jù)板上循環(huán)孔的大小和形狀分成A型和B型，從而產(chǎn)生不同的吸漿量和充氣量， 以適應不同可浮性的煤。定子固定在空心軸套筒的下端，蓋板周圍有24塊與徑向成45o角的導向板，蓋板上開有兩排循環(huán)孔，兩排之間有一倒錐形礦漿循環(huán)孔。為適應直流式給料，每個槽體側壁上開有矩形直流通道，供礦漿流過。浮選機工作時，在葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下充滿定子葉輪內(nèi)的礦漿被甩出，同時葉輪內(nèi)產(chǎn)生負壓，經(jīng)套簡和空心軸吸入空氣和藥劑，然后又從葉輪上下蓋板的循環(huán)孔吸入礦漿。在葉輪的回轉(zhuǎn)作用下，礦漿、空氣和藥劑三相不斷混合并向外甩出，使氣泡得到礦化。礦化氣泡經(jīng)穩(wěn)流板的穩(wěn)流作用升到液面形成泡沫層。未礦化的物料可以進行循環(huán)，再次進入葉輪或去下一槽浮選。在XJX型浮選機的基礎上，經(jīng)過部分改進，發(fā)展成為XJX-T型浮選機，針對XJX 型直流通道易串料，礦漿不能全部進入葉輪區(qū)從而影響分選效果的問題，XJX-T12型采用中心入料管入料，即用一個水平管將前槽礦漿導入倒錐形循環(huán)筒下部的外壁和定子蓋板組成的截面為三角形的旋轉(zhuǎn)體，從定子蓋板上的循環(huán)孔進入葉輪上部，防止串料。由于全部礦漿均進入葉輪，和下吸式類似，礦漿處理量有所減少，動力消耗有所增大，但提高了分選效果。

2.2XJN型浮選機

XJN型浮選機由給料箱、浮選槽(攪拌器和槽體)、尾礦箱和刮泡器等組成。給料箱可保證礦漿準備器的煤漿平穩(wěn)進入浮選槽。該機配備有4個浮選槽，槽體底部設有能促進礦漿循環(huán)的假底和抽管，抽管上的調(diào)節(jié)環(huán)可用于調(diào)整抽管中心高度。攪拌器主要由轉(zhuǎn)子、定子、定子蓋板和傳動裝置組成。攪拌器的傳動裝置是電動機帶動皮帶輪使其主軸旋轉(zhuǎn)，從而達到攪拌煤漿的目的。尾礦箱是該機排放尾礦的裝置，經(jīng)過多年的使用和改進，僅保留箱體中用于控制液位和尾礦排量的手動閘閥。刮泡器設在浮選槽兩側，在電機的帶動下將槽體上部的精礦泡沫刮入精礦收集槽。實踐表明，XJN型浮選機性能穩(wěn)定，運行可靠。能很好地對細粒級煤泥進行有效分選，獲得符合質(zhì)量要求的精煤產(chǎn)品,該機處理能力大，是大型選煤廠煤泥水處理中回收細粒級精煤的有效設備。

2.3XJM浮選機和XJM-S浮選機系列

XJM浮選機是我國自行研制成功的浮選機，在我國使用比較廣泛。該型浮選機兩槽體之間由中礦箱連接，最后一槽有尾礦箱。中礦箱、尾礦箱均有調(diào)整礦漿液面的閘板機構。每個槽內(nèi)均設攪拌機構和放礦機構，兩側各有刮泡機構。槽體與前室中礦箱通過下邊的U型管連通。該機特點是采用了三層傘型葉輪。第一層(上部)有6塊直葉片，與定子配合吸入循環(huán)礦漿和套筒中的空氣,第二層傘型隔板與第一層之間構成吸氣室，由中空軸吸入空氣,第三層是中心有開口的傘型板，與第二層隔板之間形成吸漿室，前室礦漿通過中礦箱和U形管由此吸入。定子也呈傘形，在葉輪上方，由圓柱面和圓錐面兩部分組成，其上分別開有6個和16個礦漿循環(huán)孔，定子錐面下端有16塊徑向呈60o夾角的定子導向片．傾斜方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向一致。該機對可浮性差的煤泥尤其是細粒高灰煤泥的選擇性較差，對粗粒煤泥浮選效果也不太理想，精煤隨尾煤損失較多。在XJM型浮選機的基礎上， 煤炭科學研究總院唐山研究院研制成功了XJM-S系列浮選機。該型浮選機采用了矩形槽體、雙層傘型葉輪、自吸式的吸氣方式、混合的入料方式，把原XJM型的分隔空氣和礦漿的傘型隔板用其他機構代替，重新對葉片高度和葉輪腔高度進行優(yōu)化設計，使三層葉輪變?yōu)閮蓪?。葉輪上、下循環(huán)量均可調(diào)節(jié)，以適應不同可浮性煤泥，通過定子蓋板上的調(diào)節(jié)裝置改變循環(huán)流道的截面調(diào)節(jié)上循環(huán)量，通過更換下吸口的調(diào)節(jié)板調(diào)節(jié)下循環(huán)量。采用“假底底吸，周邊串料的混合入料方式，即大部分前室入料通過假底中心吸料管吸入葉輪，其余通過假底周邊與槽壁的間隙上升串入攪拌區(qū)，采用內(nèi)置中礦箱，不起調(diào)節(jié)液面的作用。該機的定子設計成定子蓋板和導向葉片的分體式結構，主要目的在于實現(xiàn)定子上的吸漿管與葉輪下吸口對中，葉輪下吸口伸入吸漿管內(nèi)一定尺寸，保證吸入足夠新鮮礦漿。實踐證明，該型浮選機對煤泥的選擇性好，分選效率高，已成為我國煤泥浮選的主要設備。

2.4XPM噴射式浮選機

XPM型噴射浮選機是我國自行研制的煤用浮選機，現(xiàn)有XPM-4和XPM-8兩種型號，單槽容積分別為4m3和8m3。主要由浮選槽、充氣攪拌裝置、礦漿循環(huán)系統(tǒng)及放礦、刮泡機溝組成。煤漿以15～20m／s的高速從噴嘴噴出，使混合室內(nèi)形成負壓，因而空氣經(jīng)吸氣管進入混合室，并經(jīng)噴射流的“卷裹和“切割乳化使空氣分散并均勻地彌散于煤漿中。充氣煤漿經(jīng)喉管和傘形分散器均勻分布到浮選槽內(nèi)。當煤粒與氣泡相碰撞時，由于物理化學作用，疏水煤粒粘附于氣泡上，從而完成氣泡的礦化過程。礦化泡沫上浮被刮泡器刮出，沒有附著在氣泡上的煤粒則經(jīng)循環(huán)泵加壓后進入充氣攪拌裝置。由于煤漿處于負壓區(qū)內(nèi)，溶解于煤漿中的空氣即成過飽和狀態(tài)而以微泡形式有選擇性地在疏水性的煤粒表面析出，從而強化浮選過程,尾煤則從浮選機末端排出，從而完成整個分選過程。XPM型噴射浮選機有大量微泡析出．能強化煤的浮選，特別是能強化較粗粒級煤的浮選。充氣攪拌裝置實質(zhì)上是一種乳化裝置。為氣泡的礦化創(chuàng)造良好的條件。采用直流式給料，使煤粒和氣泡相互碰撞并粘附于氣泡上的幾率增加。采用“w型煤漿流動形式，氣泡分布均勻，充氣容積利用系數(shù)高。噴嘴噴出的高速充氣煤漿沿傘形分散器下傘面向斜下方甩到槽底，在與槽底碰撞時損失大部分動能，從而可以保持比較平穩(wěn)的液面， 有利于煤的二次富集作用。該型浮選機目前已經(jīng)較少使用，但是影響卻比較廣泛。

2.5旋流-靜態(tài)微泡浮選柱

關于浮選柱的研究最早出現(xiàn)于20世紀60年代，由加拿大人布廷發(fā)明。但由于氣泡發(fā)生器容易結垢和堵塞，尾礦品位得不到保證，且運行不穩(wěn)定等原因，該項研究很快進入低潮。近幾年，隨著柱分選技術的突飛猛進，浮選柱的發(fā)展和應用取得了重大突破。下面對我國廣泛使用的旋流-靜態(tài)微泡浮選柱進行介紹。

旋流-靜態(tài)微泡浮選柱的主體結構包括浮選柱分選段、旋流分離段、管浮選三部分。整個浮選柱為一個柱體，柱分離段位于整個柱體上部,旋流分離段采用柱錐相連的水介質(zhì)旋流器結構，并與柱分離段呈上、下結構的直通連接。從旋流分選角度，柱分離段相當于放大了的旋流器溢流管。在柱分離段的頂部，設置了噴淋水管和泡沫精礦收集槽,給礦點位于柱分離段中上部，最終尾礦由旋流分離段底口排出。氣泡發(fā)生器與浮選管段直接相連成一體，單獨布置在浮選柱柱體體外,其出流沿切向方向與旋流分離段柱體相連，相當于旋流器的切線給料管。氣泡發(fā)生器上設導氣管。

柱分選技術的分選原理及在選擇性方面的優(yōu)勢使其更好地適應了細粒甚至微細物料高選擇性分選技術的發(fā)展，可以改善選礦工業(yè)細粒和微細粒礦物回收效果不佳的難題，是提高資源回收利用率的有效途徑之一，因此在強化分選過程的研究中，一批新型高效的柱分選設備應運而生?？v觀整個浮選柱的發(fā)展歷程，其在分選過程中體現(xiàn)的高效性進展，主要表現(xiàn)在柱體高度降低、充氣方式更完善和礦化方式多樣化三個方面。柱體高度降低表明浮選時間越來越短，也即礦化環(huán)境越來越好。

3.結語

對有關成熟和新興的浮選設備進行評述后可以斷定，設計工作應沿著制造大容積浮選機和提高設備的單位生產(chǎn)能力、降低能耗、簡化結構和實現(xiàn)最佳充氣的思路進行。iNr8y+Eqqbi/Onftl9n/ynnw+m0TBWCbZpMeaQwq0jw=經(jīng)驗表明，提高浮選設備的單位生產(chǎn)能力就能降低單位費用。在世界上，容積達到300 m3的浮選柱已在工業(yè)應用中，目前正在研制槽容積達到500 m3的浮選機。氣升式浮選機的開發(fā)仍是改進浮選設備的主導方向。已普遍擴大了氣升式浮選機的應用范圍。一般地說，它們的應用都能提高選擇性、回收率、單位生產(chǎn)能力和降低能耗。應繼續(xù)改進機械攪拌式和壓氣機械攪拌式的浮選機。主要就在于，在大容積浮選槽中要確保達到足夠的充氣、最佳的礦化條件、形成平穩(wěn)的氣泡上升區(qū)、防止粗顆粒沉降。這就解釋了為什么有著大量的各種各樣結構的葉輪部件和浮選槽的形狀。氣升式浮選機的發(fā)展應沿著改進充氣系統(tǒng)的思路進行。不應停止尋找用于氣升式分散器的新型多孔狀材料，和用于液壓充氣器的耐磨噴頭。在礦漿液流與空氣相互作用的速度很高的條件下，在單獨的管子—— 充氣器中，射流和氣動液壓充氣是一種很有前途的方法。氣動脈動充氣法可認為已接近這種充氣方法。在氣動脈動充氣法中，也是在一個單獨的區(qū)域中使空氣飽和礦漿。而在脈動介質(zhì)中浮選則能為控制浮選基本行為提供一些新的可能性。